DE2638461A1

DE2638461A1 - Verfahren und vorrichtung zum haerten von mittels dampf haertbaren agglomeraten

Info

Publication number: DE2638461A1
Application number: DE19762638461
Authority: DE
Inventors: Per Gudmar Prof Kihlstedt
Original assignee: Advanced Mineral Research AB
Current assignee: Advanced Mineral Research AB
Priority date: 1975-08-28
Filing date: 1976-08-26
Publication date: 1977-03-10
Also published as: ZA765032B; GB1511106A; FR2321934A1; AU501862B2; SE404878B; US4205455A; SE7509560L; CA1068902A; AU1723876A; JPS5230268A

Description

Advanced Mineral Research AB Stockholm / Schweden

Verfahren und Vorrichtung zum Härten von mittels Dampf härtbaren Agglomeraten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten von mittels Dampf härtbaren Agglomeraten, insbesondere Pellets und Briketts aus partikelförmigem, mineralischem Material.

Das Härten von mittels Dampf härtbaren Agglomeraten wie Pellets, Briketts und anders geformten Stücken aus partikelförmigem, mineralischem Material erfolgt normalerweise so, daß man Wasserdampf mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in einen Autoklaven einführt, in dem sich die Agglomerate befinden,, Die Agglomerate befinden sich normalerweise in einem Behälter mit öffnungen, die das Einströmen und Durchströmen des Behandlungs- bzw. Härtungsmediums in und durch den Behälter ermöglichen. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Qualität der gehärteten Agglomerate in großem Umfang variiert, und zwar auch dann, wenn die Behandlungs-

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zeiten in dem Autoklaven verhältnismäßig lang sind. Während des AnfangsStadiums der Autoklavbehandlung, und zwar insbesondere dann, wenn das ganz oder zumindest hauptsächlich aus Dampf bestehende Behandlungs- bzw. Härtungsmedium abkühlt, wenn es in die Zwischenräume zwischen den sich in dem Behälter befindlichen Agglomeraten strömt, bildet sich lokal eine beträchtliche Kondensatmenge in bestimmten Zonen des Behälters, wenn das Behandlungsmedium in ein und derselben Richtung durch den Behälter strömt j auf diese Weise werden die sich in diesen Zonen befindlichen Agglomerate angefeuchtet und können sogar zerfallen, so daß der Strömungswiderstand für das Behandlungs- bzw. Härtungsmedium durch den Behälter erhöht wird. Es besteht außerdem die Gefahr, daß die Agglomerate, die sich in derartigen Zonen verringerter Durchlässigkeit, hervorgerufen durch das Anfeuchten und das Zerfallen der Agglomerate, befinden, nicht die für die Aushärtungsreaktion erforderliche Temperatur erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Härtung von mittels Dampf härtbaren Agglomeraten zu schaffen, wobei es insbesondere darum geht, bei verkürzen Behandlungszeiten ein Produkt von verbesserter und gleichmäßiger Qualität zu erhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man ein gasförmiges Behandlungsbzw. Härtungsmedium, das im wesentlichen aus Dampf besteht, bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur durch eine aus diesen Agglomeraten bestehende Schicht strömen läßt, und daß man die Strömungsrichtung des Behandlungs- bzw. Härtungsmediums durch diese Schicht ein- oder mehrmals mindestens während der Anfangsstufe des Dampfbehandlungsprozesses umkehrt.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Behandlungsmedium bzw. Härtungsmedium schnell und mit hohem Wirkungsgrad wirksam, wobei die Kondensatbildung auf größere

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Bereiche der behandelten Agglomeratcharge innerhalb des Behälters verteilt wird, so daß die Neigung eines Feuchtwerdens und eines Zerfallens der Agglomerate herabgesetzt wird; dadurch wird erreicht, daß sämtliche Agglomerate schnell und gleichmäßig von dem Behandlungsmedium erreicht werden, so daß das Behandlungs- bzw. Härtungsmedium auch im wesentlichen gleichmäßig und gleichzeitig auf die Agglomerate einwirken kann. Versuche haben gezeigt, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Behandlungszeiten auf etwa 50 bis 70% der Behandlungszeiten reduziert werden können, die bei den bisher bekannten Verfahren erforderlich waren, ohne daß es dabei zu einer Qualitätsverschlechterung des erhaltenen Produktes kommt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Autoklaven mit Öffnungen umfaßt, um ein gasförmiges Behandlungsmedium, das im wesentlichen aus Dampf besteht, von einem Behandlungsmediumspeicher in und aus dem Autoklaven strömen zu lassen, daß ein Agglomeratbehälter vorgesehen ist, der in den Autoklaven einschiebbar und wieder aus diesem Autoklaven herausschiebbar ist, und der Öffnungen aufweist, die eine Strömung des Behandlungsmediums durch den Behälter ermöglichen, daß zwischen der- Innenwand des Autoklaven und dem Behälter Dichtungsanordnungen vorgesehen sind, um eine Strömung des Behandlungsmediums durch den Autoklaven außerhalb des Behälters im wesentlichen zu verhindern, und daß zwischen den Autoklavöffnungen Leitungen angeordnet sind, denen Elemente zugeordnet sind, um in unterschiedlichen Strömungsrichtungen eine Zwangsströmung des Behandlungsmediums durch diese Leitungen bzw. den Autoklaven hervorzurufen.

Während des letzteren Teiles der Autoklavbehandlung bzw. des Autoklavzyklus, d.h. nachdem die notwendige Autoklavtemperatur erreicht worden ist, ist eine verhältnismäßig geringe Neuzufuhr von Behandlungsmedium notwendig, so daß es vorteil-

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haft ist, daß die Einrichtungen, die die Zwangs strömung des Behandlungsmediums in der einen oder in der anderen Richtung hervorrufen, unabhängig von dem Behandlungsmediumsspeicher wirksam werden können.

Um ein einfaches und schnelles Einschieben und Herausschieben des Behälters in den und aus dem Autoklaven zu ermöglichen, ist gemäß weiterer Erfindung vorgesehen, Dichtungsanordnungen anzubringen, die in einfacher Weise von Hand oder automatisch in oder außer Kontakt mit dem Behälter oder dem Autoklaven gebracht werden können. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß die Dichtungsanordnungen zwischen der Innenwand des Autoklaven und dem Behälter derart gestaltet und angeordnet sind, daß sie nur bei einer Druckdifferenz zwischen den Autoklavräumen auf den entgegengesetzten Seiten der Dichtungsanordnungen wirksam sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden an Hand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, in der die Vorrichtung schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt ist.

Die Vorrichtung umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen, dicht verschließbaren Dampfautoklaven 10 mit Schienen 11 für einen Agglomeratbehälter 12, der in Form eines Schlittens ausgebildet und in den Autoklaven 10 einschiebbar ist. Der Autoklav ist mit einem Kondensatauslaß 13 versehen. Über die Länge des Autoklaven 10 erstrecken sich untere und obere, perforierte Verteilerrohre 14 und 15, die über Leitungen 16 bis 21 und Ventile 22 bis 25 an einem Speicher 26 für ein gasförmiges, dampfenthaltendes Behandlungs- bzw. Aushärtungsmedium angeschlossen sind.

Der Behälter 12, der bis zu der Niveaulinie 27 mit Agglomeraten 28 gefüllt ist, die mittels Dampf gehärtet werden sollen, ist mit einer oberen Öffnung 29 und einer unteren Öffnung

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versehen, die mit einem Rost 30 verschlossen ist, auf dem die Agglomerate 28 lagern; der Rost 30 ermöglicht es, das Behandlungs- bzw. Härtungsmedium durch den Behälter 12 und zwischen den Agglomeraten 28 hindurch strömen zu lassen.

Um zu verhindern, daß das Behandlungsmedium seitlich an dem Behälter 12 vorbeiströmt und nicht durch den Behälter 12 fließt, sind Dichtungsanordnungen vorgesehen. Diese Dichtungsanordnungen umfassen bei der dargestellten Ausführungsform obere und untere Dichtungsklappen 31 und 32, die mittels Halterungen 33 an der Innenwand des Autoklaven 10 befestigt sind. Entsprechende (nicht dargestellte) Dichtungsklappen und Halterungen sind auch zwischen den Stirnseiten des Behälters 12 und den Stirnwänden des Autoklaven angebracht. Die Dichtungsklappen sind so gestaltet und angeordnet, daß sie bei unterschiedlichen Drücken in den oberhalb und unterhalb des Behälters 12 liegenden Autoklavräumen 34 und 35 auf den beiden voneinander abgewandten Seiten der Dichtungsklappen automatisch in im wesentlichen abdichtenden Kontakt mit den Behälterrändern kommen, die die Behälteröffnungen begrenzen. Die Dichtungsklappen sind zu diesem Zweck schwenkbar an den Halterungen 33 montiert, wobei die oberen Dichtungsklappen von Druckfedern 36 und die unteren Dichtungsklappen 32 von Anschlägen 37 abgestützt sind, und zwar derart, daß dann, wenn der Autoklav nicht in Betrieb ist, diese Dichtungsklappen nicht mit den Behälterrändern in Kontakt sind, so daß der Behälter 12 ohne Behinderung durch diese Dichtungsklappen in den Autoklaven eingeschoben und aus dem Autoklaven herausgeschoben werden kann. Wenn jedoch in dem Autoklavraum 34 ein höherer Druck herrscht als in dem Autoklavraum 35, werden die Dichtungsklappen 31 gegen die Kraft der Druckfedern 36 in abdichtenden Kontakt gegen die oberen Ränder der Behälterwände gedrückt, während dann, wenn in dem Autoklavraum 35 ein höherer Druck herrscht als in dem Autoklavraum 34, die Dichtungsklappen 32 nach oben in abdichtenden Kontakt gegen die unteren Kanten der Behälterwand geschwenkt werden.

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Um das Behandlungsmedium, das von dem unteren Autoklavraum durch den Behälter 12 in den oberen Autoklavraum 34 oberhalb der Abdichtungsanordnung geströmt ist, im Kreislauf zu führen, mündet die Leitung 19 über eine Düse 38 in die Leitung 18, wobei diese Düse 38 so gestaltet und hinsichtlich dieser Leitung 18 so angeordnet ist, daß das durch diese Düse 38 ausströmende Behandlungsmedium injektorartig eine Saugwirkung auf das sich im Bereich der Leitung 18 befindende Behandlungsmedium ausübt, wodurch auch durch die Leitung 17 und das Verteilerrohr 15 ein Saugeffekt in dem unteren Autoklavraum 35 hervorgerufen wird. Die Leitung 20 mündet in entsprechender Weise über eine Düse 39 in der entgegengesetzten Richtung in die Leitung 18, um in dem oberen Autoklavraum 34 einen Unterdruck durch Injektorwirkung erzeugen zu können. Die Strömung des Behandlungsmediums zu der einen oder anderen der beiden Düsen 38, 39 wird mittels der Ventile 24 bzw. 25 gesteuert.

Um eine Strömung des Behandlungsmediums durch den Behälter unabhängig davon, in welchem Umfang das Behandlungsmedium von neuem durch die Düsen 38 oder 39 strömt, zu ermöglichen, sind weitere Leitungen 40 bis 43, Gebläse 44 und 45 od.dgl. und Ventile 46, 47 vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Leitungen 40, 41 über die Leitungen 16 bzw. 17 und die Verteilerrohre 14 bzw. 15 an den jeweils zugeordneten Autoklavraum 34 bzw. 35 angeschlossen. Wenn das Ventil geschlossen und das Yentil 47 geöffnet ist, werden die Leitungen 41, 43 und 40 und das Gebläse 45 dazu verwendet, das Behandlungsmedium in der einen Richtung durch den Autoklaven 10 und den Behälter 12 strömen zu lassen, während bei geöffnetem Ventil 46 und geschlossenem Ventil 47 die. Leitungen 40, 42, 41 und das Gebläse 44 dazu benutzt werden, das Behandlungsmedium in der anderen Richtung durch den Autoklaven und den Behälter strömen zu lassen. Bei einer derartigen Strömungsführung des Behandlungsmediums ohne Zusatz von neuem Behandlungsmedium durch eine der beiden Düsen 38 oder 39 können die Ventile 22 und 23 geschlossen werden. Zur automatischen Steuerung der Zufuhr von neuem Behandlungsmedium und der Zir-

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kulation des Behandlungsmediums sowie zur Umkehr der Strömungsrichtung des Behandlungsmediums durch die einzelnen Leitungssysteme und die einzelnen Ventile und Gebläse kann der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine (nicht dargestellte) Programmsteuereinheit zugeordnet sein.

Im folgenden wird in beispielhafter V/eise eine bevorzugte Ausführungsform, des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Behandlung bzw. Härtung von dampfhärtbaren Eisenerzpellets beschrieben.

Eisenerzpellets, die teilweise getrocknet und auf eine Temperatur von etwa 50° C vorerwärmt sind, werden in einen Behälter gefüllt und in einen Autoklaven der oben beschriebenen Art eingeschoben. Danach läßt man Dampf mit einer Temperatur von etwa 210° C und einem entsprechenden Druck durch den Autoklaven und die in dem Autoklaven befindliche Pelletcharge strömen. Um die durch die Temperaturdifferenz zwischen der Charge und dem Dampf hervorgerufene Schockwirkung herabzusetzen, wird die Strömungsrichtung des Behandlungsmediums bzw. Dampfes durch die Charge periodisch umgekehrt, und zwar vorzugsweise in Zeiträumen von 1 bis 3 Hinuten, bis eine mittlere Chargentemperatur von etwa 150° C erreicht ist. Die Dampfhärtung kann anschließend ohne Umkehr der DampfStrömungsrichtung zu Ende geführt werden, obwohl eine fortgesetzte Strömungsrichtungsumkehr beispielsweise in Intervallen von etwa 10 Minuten zu bevorzugen ist, bis die maximale Autoklaventemperatur erreicht ist, die von der Dampftemperatur abhängig ist. Während des letzteren Abschnittes der Erwärmungsperiode, der sich vorzugsweise daran anschließenden Periode, bei der die Temperatur auf einem bestimmten Niveau gehalten wird, und der Abkühlungsperiode, bei der ein Kühlgas zugesetzt werden kann, wird vorzugsweise eine starke Gaszirkulation durch die'Pelletcharge aufrechterhalten, und zwar unabhängig von der Dampfzufuhr und auch unabhängig davon, ob die DampfStrömungsrichtung umgekehrt wird oder nicht.

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Claims

- 8 Patentansprüche stssssssssssssssacsssscsssssas

1. Verfahren zum Härten von mittels Dampf härtbaren Agglomeraten, insbesondere Pellets und Briketts aus partikelförmigem, mineralischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß man ein gasförmiges Behandlungs- bzw. Härtungsmedium, das im wesentlichen aus Dampf besteht, bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur durch eine aus diesen Agglomeraten bestehende Schicht strömen läßt, und daß man die Strömungsrichtung des Behandlungs- bzw. Härtungsmediums durch diese Schicht ein- oder mehrmals mindestens während der Anfangsstufe des Dampfbehandlungsprozesses umkehrt.

2. Vorrichtung zum Härten von mittels Dampf härtbaren Agglomeraten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Autoklaven (10) mit Öffnungen umfaßt, um ein gasförmiges Behandlungsmedium, das im wesentlichen aus Dampf besteht, von einem Behandlungsmediumspeicher (26) in und aus dem Autoklaven strömen lassen, daß ein Agglomeratbehälter (12) vorgesehen ist, der in den Autoklaven (10) einschiebbar und wieder aus diesem Autoklaven (10) herausschiebbar ist, und der Öffnungen aufweist, die eine Strömung des Behandlungsmediums durch den Behälter (12) ermöglichen, daß zwischen der Innenwand des Autoklaven (10) und dem Behälter (12) Dichtungsanordnungen vorgesehen sind, um eine Strömung des Behandlungsmediums durch den Autoklaven außerhalb des Behälters (12) im wesentlichen zu verhindern, und daß zwischen den Autoklavöffnungen Leitungen (40, 41, 42, 43) angeordnet sind, denen Elemente (44, 45, 46, 47) zugeordnet sind, um in unterschiedlichen Strömungsrichtungen eine Zwangsströmung des Behandlungsmediums durch diese Leitungen bzw_o den Autoklaven hervorzurufen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die dazu dienen, die Zwangsströmung des Behandlungsraediums in unterschiedlichen Richtungen hervorzurufen, unabhängig von dem Behandlungsmediumsspeicher (26) wirksam sein können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnungen zwischen der Innenwand des Autoklaven und dem Behälter (12) derart gestaltet und angeordnet sind, daß sie nur bei einer Druckdifferenz zwischen den Autoklavräumen (34, 35) auf den entgegengesetzten Seiten der Dichtungsanordnungen wirksam sind₀

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